Numeryczna analiza technologii obróbek HPT i SP z wykorzystaniem pakietu ANSYS LS-Dyna

• Autorzy: Byczkowska P. , Stegliński M. , Sawicki J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.17

Warianty tytułu

EN

HPT and SP treatments technology numerical analysis using ANSYS LS-Dyna package

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowanie metodyki budowy i rozwiązywania modeli procesów wykorzystujących intensywną akumulację odkształceń SPD (severe plastic deformation) jest kluczowym zagadnieniem pozwalającym panować nad procesami technologicznymi. Wykorzystując symulacje komputerowe, można zgłębić wiedzę dotyczącą zjawisk fizycznych zachodzących podczas obróbki wyrobu oraz ich wpływu na właściwości mechaniczne obrabianego materiału. Analiza tych zjawisk umożliwia dobranie optymalnych parametrów procesu oraz sprawdzenie założeń i eliminację błędów już na etapie symulacji komputerowej, co pozwala na znaczne skrócenie czasu wdrożenia oraz obniżenia jego kosztów. Prezentowana praca dotyczy analizy numerycznej superpozycji naprężeń będących wynikiem procesu HPT (high-pressure torsion) i SP (shot peening). Do przeprowadzenia modelowania komputerowego szybkozmiennych i dynamicznych zjawisk wykorzystano oprogramowanie ANSYS LS-Dyna. W pracy przeanalizowano wpływ hybrydowej obróbki procesu HPT oraz SP na właściwości technologicznej warstwy wierzchniej lekkich stopów aluminium. Przeprowadzenie symulacji komputerowej pozwoliło na analizę superpozycji odkształceń, naprężeń oraz głębokość ich zasięgu w zależności od parametrów procesów.

EN

Development of the construction methodology and solving models which uses severe plastic deformation (SPD) is a key issue that allows to control technological processes. Using computer simulations, it is possible to expand knowledge about physical phenomena that occur during processing, and their effect on the mechanical properties of the treated material. Analysis of these phenomena enables selection of optimum process parameters, test assumptions and eliminating errors at computer simulation stage, which allows to significantly reduce implementation time and lower its cost. This work concerns the numerical analysis of superposition of stresses resulting from the high-pressure torsion (HPT) process and shot peening (SP) process. To carry out computer modelling of fast and dynamic phenomena ANSYS LS-Dyna software were used. The study analyzed the impact of hybrid machining process of HPT and SP on the technological properties of lightweight aluminium alloys surface layer. Carrying out computer simulation allowed the analysis of superposition distribution of deformation, stress and depth of coverage depending on process parameters.

Słowa kluczowe

PL

analiza numeryczna; HPT; SP; skręcanie pod wysokim ciśnieniem; kulowanie; aluminium; LS-DYNA

EN

numerical analysis; HPT; SP; twisting under high pressure; shot peening; aluminium; LS-DYNA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 433--438
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Byczkowska P.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Stegliński M.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Sawicki J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Wanga X., Nieb M., Ting Wangd Ch., Cai Wangb S., Gaoa N.: Microhardness and corrosion properties of hypoeutectic Al–7Si alloy processed by high-pressure torsion. Materials & Design 83 (2015) 193÷202.
• [2] Matsunoshita H., Edalati K., Furui M., Horita Z.: Ultrafine-grained magnesium– lithium alloy processed by high-pressure torsion: Low-temperature superplasticity and potential for hydroforming. Materials Science and Engineering A 640 (2015) 443÷448.
• [3] Borodachenkova M., Barlat F., Wen W., Bastos A., Grácio J. J.: A microstructure- based model for describing the material properties of Al–Zn alloys during high pressure torsion. International Journal of Plasticity 68 (2015) 150÷163.
• [4] Lee H.-L., Lee S. K., Jung K. H., Lee G. A., Ahn B., Kawasaki M., Langdon T. G.: Evolution in hardness and texture of a ZK60A magnesium alloy processed by high-pressure torsion. Materials Science and Engineering A 630 (2015) 90÷98.
• [5] Kurzydłowski K. J., Lewandowska M.: Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne. PWN, Warszawa (2011).
• [6] Lee D. J., Yoon E. Y., Ahn D.-H., Park B. H., Park H. W., Park L. Y., Estrin Y., Kim H. S.: Dislocation density-based finite element analysis of large strain deformation behaviour of copper under high-pressure torsion. Acta Materialia 76 (2014) 281÷293.
• [7] Draï A., Aour B.: Analysis of plastic deformation behaviour of HDPE during high pressure torsion proces. Engineering Structures 46 (2013) 87÷93.
• [8] Figueiredo R. B., Cetlin P. R., Langdon T. G.: Using finite element modeling to examine the flow processes in quasi-constrained high-pressure torsion. Materials Science and Engineering A 528/28 (2011) 8198÷8204.
• [9] Pereira P. H. R., Figueiredo R. B., Cetlin P. R., Langdon T. G.: An examination of the elastic distortions of anvils in high-pressure torsion. Materials Science and Engineering A 631 (2015) 201÷208.
• [10] Larijani N., Kammerhofer Ch., Ekh M.: Simulation of high pressure torsion tests of pearlitic steel. Journal of Materials Processing Technology 223 (2015) 337÷343.
• [11] Katsuji T.: Papers on shot peening published in the world for the last Thirteen years. The 7th International Conference on Shot Peening, IMP Warszawa (1999) 5÷10.
• [12] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT, Warszawa (1995).
• [13] Karwala K.: Zastosowanie kulowania w technologii zestawów kołowych pojazdów szynowych. Czasopismo Techniczne, Mechanika 10-M (2003) 41÷51.
• [14] Nakonieczny A.: Dynamiczna powierzchniowa obróbka plastyczna — kulowanie. Instytut Mechaniki Precyzyjnej, Warszawa (2002).
• [15] Zaleski K.: Kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej metali w procesie dynamicznego nagniatania rozproszonego. Inżynieria Powierzchni 3 (2011) 45÷52.
• [16] Stegliński M., Kaczmarek Ł., Sawicki J., Gawroński Z., Januszewicz B., Stachurski W.: Zmiana właściwości trybologicznych oraz naprężeń własnych stopu 7075 wywołana deformacją plastyczną procesu shot peening. Inżynieria Materiałowa 5 (2012) 377÷380.
• [17] Jianming W., Feihong L., Feng Y., Gang Zhang: Shot peening simulation based on SPH method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 56 (2011) 571÷578.
• [18] Meguid S. A., Shagal G., Stranart J. C.: 3D FE analysis of peening of strain-rate sensitive materials using multiple impingement model. International Journal of Impact Engineering 27 (2002) 119÷134.
• [19] Nakonieczny A., Maczynski P., Borkowski P., Wymysłowski P.: Computer simulation of shot impacts in shot peening process. 4th Youth Symposium on Experimental Solid Mechanics May, 4÷7 (2005) Castrocaro Terme (FC).
• [20] Szyc M., Kukielka L., Bartosik P.: Optimization the shape of finite element in shot peening proces PAMM. Proceeding in Applied Mathematics and Mechanics 9 (2009) 529÷530.
• [21] Szyc M., Patyk R., Kukiełka L.: Computer modelling and simulation of the physical phenomena in shot peening proces of cultivator tine. Journal of Research and Application in Agricultural Engineering 55 (1) (2011) 106÷109.
• [22] Szyc M., Kukiełka L.: Numerical analysis of shot peening on surface in Ansys application. Proceeding in Applied Mathematics and Mechanics 8 (2008) 10755÷10756.
• [23] Mylonas G. I., Labeas G.: Numerical modelling of shot peening process and corresponding products: Residual stress, surface roughness and cold work prediction. Surface & Coatings Technology 205 (2011) 4480÷4494.
• [24] Meguid S. A., Shagal G., Stranart J. C., Daly J.: Three-dimensional dynamicfinite element analysis of shot-peening induced residual stresses. Finite Elements in Analysis and Design 31 (1999) 179÷191.
• [25] Li J., Peng Z., Li C., Chen W., Zheng Z.: Mechanical properties, corrosion behaviours and microstructures of 7075 aluminium alloy with various aging treatments. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 18 (2008) 755÷762.
• [26] Yang C., Hodgson P., Liu Q., Ye L.: Geometrical effects on residual stress in 7075-T7451 alumminium alloy rods subject to laser shock peening. Journal of Mechanical Design 201 (2008) 303÷309.
• [27] Byczkowska P., Sawicki J., Stegliński M.: Numeryczna analiza wpływu rodzaju śrutu na właściwości technologicznej warstwy wierzchniej poddanej procesowi kulowania. Inżyniera Materiałowa 6 (202) (2014) 459÷463.
• [28] Burakowski T.: Rozważania o synergizmie w inżynierii powierzchni. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom (2004) 26÷29.